Кинетическое уравнение для c2h4 h2

Для большинства сложных реакций, включающих несколько элементарных стадий, кинетические уравнения обычно настолько сложны, что их можно точно решить только численным интегрированием. В то же время, разные константы скорости, входящие в эти уравнения, отличаются друг от друга во много раз, что позволяет при решении кинетических уравнений использовать приближенные методы.

Мы рассмотрим два основных метода — метод квазистационарных (иногда просто — стационарных) концентраций и квазиравновесное приближение — на примере кинетической схемы:

1. Приближение квазистационарных концентраций применяют в том случае, когда в ходе реакции образуются неустойчивые промежуточные вещества. Если скорость распада этих веществ намного превышает скорость их образования, то концентрация веществ в любой момент времени мала. Раз мала концентрация, то мала и скорость ее изменения, которую приближенно принимают равной 0. Условие квазистационарности позволяет выражать концентрацию промежуточных веществ через концентрации исходных веществ и тем самым упрощать кинетические уравнения.

Для приведенной выше схемы система кинетических уравнений имеет вид:

Если k₂ >> k₁, то B — неустойчивое промежуточное вещество, концентрацию которого можно считать квазистационарной:

,

откуда . Скорость образования продукта равна:

. (6.1)

Таким образом, мы выразили скорость реакции через концентрацию исходного вещества, установили порядок реакции (первый) и выразили эффективную константу скорости через константы скорости отдельных элементарных реакций.

Приближение квазистационарных концентраций обычно применяется к реакциям с участием свободных радикалов, которые представляют собой реакционноспособные неустойчивые частицы.

2. Квазиравновесное приближение применяют в том случае, когда одна из реакций — обратимая, причем равновесие быстро устанавливается и медленно разрушается. Для приведенной выше схемы это означает, что k₂ . + H . + M (k₁)

H . + п-H₂ H . + о-H₂ (k₂)

H . + H . + M п-H₂ + M (k₃)

Используя метод стационарных концентраций, получите выражение для скорости конверсии пара-водорода.

Решение. Из второго уравнения следует, что скорость образования орто-водорода равна:

Для того, чтобы решить задачу, надо исключить из этого выражения концентрацию неустойчивого вещества — атомов водорода. Это можно сделать, приняв, что она не изменяется со временем:

,

откуда .

При оценке скорости изменения концентрации [H] мы учли, что в первой и третьей реакциях образуются и расходуются по два атома H, а во второй реакции число атомов H не изменяется. Подставляя концентрацию [H] в выражение для скорости реакции, получаем окончательный результат:

.

Из этого результата мы видим, как в сложной реакции может получиться дробный порядок.

Пример 6-2. Механизм ренатурации ДНК из двух ветвей спирали имеет вид:

Предполагая, что первая стадия — быстрая, а вторая — медленная, выведите уравнение для скорости образования устойчивой двойной спирали и выразите общую константу скорости реакции через константы скорости элементарных стадий.

Решение. Условия задачи позволяют применить квазиравновесное приближение. Концентрация неустойчивой двойной спирали в этом приближении равна:

.

Скорость реакции определяется скоростью второй стадии:

.

Образование устойчивой двойной спирали ДНК — реакция второго порядка с эффективной константой скорости k = k₁ . k₂ / k_-1.

6-1. Механизм некоторой ферментативной реакции имеет вид:

Используя метод квазистационарных концентраций для комплекса фермента с субстратом, выразите скорость образования продукта через текущие концентрации фермента, субстрата и продукта.(ответ)

6-2. Для реакции NO₂Cl NO₂ + 1/2Cl₂ предложен следующий двухстадийный механизм:

NO₂Cl NO₂ + Cl . (k₁)

NO₂Cl + Cl . NO₂ + Cl₂ (k₂)

Используя метод квазистационарных концентраций, выведите уравнение для скорости разложения NO₂Cl.(ответ)

6-3. Для реакции синтеза иодоводорода из простых веществ H₂ + I₂ 2HI предложен следующий механизм:

I₂ 2I . (k₁)

2I . I₂ (k₂)

2I . + H₂ 2HI (k₃)

Используя квазиравновесное приближение, выведите уравнение для скорости образования HI и покажите, что данная реакция имеет второй порядок.(ответ)

6-4. В одной из теорий мономолекулярных реакций предложен следующий механизм активации молекул (схема Линдемана):

активация: A + A A* + A, (k₁)

дезактивация: A + A* A + A, (k_-1)

распад: A* продукты. (k₂)

Используя метод квазистационарных концентраций, выведите уравнение для скорости мономолекулярной реакции и определите порядок реакции при больших и малых концентрациях [A].(ответ)

6-5. Для тримолекулярной реакции 2NO + O₂ 2NO₂ предложен следующий механизм:

2NO (NO)₂, (k₁, k_-1)

(NO)₂ + O₂ 2NO₂. (k₂)

Определите порядок суммарной реакции, предполагая, что первая стадия — быстрая, а вторая — медленная.(ответ)

6-6. Конденсация ацетона (CH₃)₂CO в водном растворе катализируется основаниями, которые обратимо реагируют с ним с образованием карбаниона C₃H₅O — . Карбанион реагирует с молекулой ацетона и дает продукт реакции. Упрощенный механизм выглядит так:

AH + B A — + BH + (k₁)

A — + BH + AH + B (k₂)

A — + AH продукт (k₃)

Используя метод стационарных концентраций, найдите концентрацию карбаниона и выведите уравнение для скорости образования продукта.(ответ)

6-7. Составьте кинетические уравнения для следующего механизма газофазной реакции:

A B, B + C D

Определите скорость образования продукта в приближении квазистационарных концентраций. Покажите, что при высоких давлениях реакция может протекать по первому порядку, а при низких давлениях — по второму порядку.(ответ)

6-8. Химическая реакция N₂O N₂ + 1/2O₂ протекает по следующему механизму (M — инертная частица):

N₂O + M N₂O* + M (k₁)

N₂O* N₂ + O . (k₂)

N₂O* + M N₂O + M (k₃)

N₂O + O . N₂ + O₂ (k₄)

Считая концентрации N₂O* и O . стационарными, найдите выражение для скорости распада N₂O.(ответ)

6-9. Составьте кинетическое уравнение для скорости разложения оксида азота (V) по суммарному уравнению 2N₂O₅(г) 4NO₂(г) + O₂(г) при следующем механизме реакции:

N₂O₅ NO₂ + NO₃, (k₁)

NO₂ + NO₃ N₂O₅, (k_-1)

NO₂ + NO₃ NO₂ + O₂ + NO, (k₂)

NO + N₂O₅ 3NO₂, (k₃)(ответ)

6-10. Составьте кинетическое уравнение для скорости разложения оксида азота (V) по суммарному уравнению 2N₂O₅(г) 4NO₂(г) + O₂(г) при следующем механизме реакции:

N₂O₅ NO₂ + NO₃, (k₁)

NO₂ + NO₃ N₂O₅, (k_-1)

NO₂ + NO₃ NO₂ + O₂ + NO, (k₂)

NO + NO₃ 2NO₂, (k₃)

Указание. Интермедиаты — NO и NO₃.(ответ)

6-11. Дана схема цепной реакции:

AH A . + H . , (k₁)

A . B . + C, (k₂)

AH + B . A . + D, (k₃)

A . + B . P. (k₄)

Назовите стадии зарождения, развития и обрыва цепи. Используя метод квазистационарных концентраций, покажите, что образование продукта P описывается кинетическим уравнением первого порядка.(ответ)

6-12. Дана кинетическая схема:

CH₄ + M CH_{3 .} + H . + M, (k₁)

CH_{3 .} + CH₄ C₂H₆ + H . , (k₂)

H . + CH₄ H₂ + CH_{3 .} , (k₃)

H . + CH_{3 .} + M CH₄ + M, (k₄)

(M — инертная молекула). Используя метод квазистационарных концентраций, выразите скорость образования этана через концентрацию метана.(ответ)

6-13. Реакция разложения бромметана 2CH₃Br C₂H₆ + Br₂ может протекать по следующему механизму:

CH₃Br CH_{3 .} + Br . , (k₁)

CH_{3 .} + CH₃Br C₂H₆ + Br . , (k₂)

Br . + CH₃Br CH_{3 .} + Br₂, (k₃)

2CH_{3 .} C₂H₆. (k₄)

Используя метод стационарных концентраций, найдите выражение для скорости образования этана.(ответ)

6-14. Термическое разложение углеводорода R₂ протекает по следующему механизму:

R₂ 2R . (k₁)

R . + R₂ P_B + R’ . (k₂)

R’ . P_A + R . (k₃)

2R . P_A + P_B (k₄)

где R₂, P_A, P_B — устойчивые углеводороды, R . и R’ . — радикалы. Найдите зависимость скорости разложения R₂ от концентрации R₂.(ответ)

6-15. Дана кинетическая схема разложения ацетальдегида:

CH₃CHO CH_{3 .} + CHO (k₁)

CH_{3 .} + CH₃CHO CH₄ + CH₂CHO . (k₂)

CH₂CHO . CO + CH_{3 .} (k₃)

CH_{3 .} + CH_{3 .} C₂H₆ (k₄)

Используя приближение стационарных концентраций, получите выражение для скорости образования метана и скорости расходования ацетальдегида.(ответ)

6-16. Реакцию радикального дегидрирования этана можно описать с помощью механизма Райса-Герцфельда, который включает следующие стадии:

инициирование: CH₃CH₃ 2CH_{3 .} , (k₁)

развитие цепи: CH_{3 .} + CH₃CH₃ CH₄ + CH₃CH_{2 .} , (k₂)

CH₃CH_{2 .} CH₂=СH₂ + H . , (k₃)

H . + CH₃CH₃ H₂ + CH₃CH_{2 .} , (k₄)

обрыв цепи: H . + CH₃CH_{2 .} CH₃CH₃. (k₅)

Найдите уравнение для скорости образования этилена, если константа k₁ мала. Как можно изменить условия, чтобы изменился порядок?(ответ)

6-17. Дана кинетическая схема дегидрирования этана:

C₂H₆ 2CH_{3 .} (k₁)

CH_{3 .} + C₂H₆ CH₄ + C₂H_{5 .} (k₂)

C₂H_{5 .} H . + C₂H₄ (k₃)

H . + C₂H_{5 .} C₂H₆ (k₄)

Используя приближение стационарных концентраций, получите выражение для скорости образования этилена.(ответ)

6-18. Химическая реакция 2C₂H₆ C₄H₁₀ + H₂ протекает по следующему механизму:

C₂H₆ C₂H_{5 .} + H . (k₁)

H . + C₂H₆ C₂H_{5 .} + H₂ (k₂)

C₂H_{5 .} + C₂H₆ C₄H₁₀ + H . (k₃)

2C₂H_{5 .} C₄H₁₀ (k₄)

Используя метод стационарных концентраций, получите выражение для скорости образования бутана.(ответ)

6-19. Дана кинетическая схема радикального хлорирования тетрахлорэтилена в растворе CCl₄:

Cl₂ 2Cl . (k₁)

Cl . + C₂Cl₄ C₂Cl_{5 .} (k₂)

C₂Cl_{5 .} + Cl₂ Cl . + C₂Cl₆ (k₃)

2C₂Cl_{5 .} C₂Cl₆ + C₂Cl₄ (k₄)

Используя приближение стационарных концентраций, получите выражение для скорости образования гексахлорэтана.(ответ)

6-20. Реакция образования фосгена CO + Cl₂ COCl₂ может протекать по следующему механизму:

Cl₂ 2Cl . , (k₁)

2Cl . Cl₂, (k₂)

CO + Cl . COCl . , (k₃)

COCl . CO + Cl . , (k₄)

COCl . + Cl₂ COCl₂ + Cl . . (k₅)

Используя метод стационарных концентраций, найдите выражение для скорости образования фосгена.(ответ)

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Видео:Гибридизация - смысл. Разбор 10 молекул:CH4, NH3, H2O, C2H4, BCl3, SO2, SO3, BeCl2, CO2, C2H2.Скачать

Please wait.

Видео:Составляем кинетические уравненияСкачать

We are checking your browser. gomolog.ru

Видео:Влияние концентрации на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

Видео:Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6df095852f5f4c67 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

Видео:Кинетика || Лекция 4 || Реакции второго порядка, общий интеграл кинетического уравненияСкачать

Здравствуйте, помогите решить с полным ответом.

1) Напишите кинетическое уравнение реакции:

S (тв) + 2N2O (г) = SO2 (г) + 2N2 (г)

Как изменится скорость реакции, если: а) в системе увеличить давление в 4 раза; б) увеличить концентрацию оксида азота (I) в 3 раза; в) уменьшить концентрацию оксида азота (I) в 5 раз.

2) В каком направлении будет происходить смещение равновесия реакции

CO2 (г) + 4H2 (г) = CH4 (г) + 2H2O (г); ∆H^0 = — 164,7 кДж

если: а) уменьшить температуру; б) увеличить давление в системе; в) уменьшить концентрацию водорода.

🔥 Видео

Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

ЛЕКЦИЯ №2 || Химическая кинетика || Скорость реакции, Закон действия масс, Порядок реакцииСкачать

Определение порядка реакции методом подбора кинетического уравненияСкачать

ЛЕКЦИЯ №1 || Химическая кинетика || Основные понятия, элементарный акт, стехиометрическое уравнениеСкачать

Скорость реакции. Химия – ПростоСкачать

Введение в кинетикуСкачать

Урок 134. Применения уравнения Бернулли (ч.1)Скачать

How to balance CH4 + O2 = CO2 + H2O (METHANE COMBUSTION REACTION)Скачать

Как сбалансировать C2H4 + O2 = CO2 + H2O: реакция горения этиленаСкачать

25. Схема реакции и химическое уравнениеСкачать

Химия | Cкорость химической реакцииСкачать

Кинетика || Лекция 2 || Химическая переменная, скорость реакции, ЗДМ, порядок реакцииСкачать

Расчет скорости химической реакции по текущим концентрациям реагентов. Химия для поступающих.Скачать

257. Как изменится скорость хим реакции, если увеличить концентрацию одного из реагирующих веществСкачать

ЛЕКЦИЯ №3 || Химическая кинетика || Реакции первого, второго и произвольного порядкаСкачать